AFM：CeO2耦合Co4N多孔纳米片可用于高效电化学全解水

newbee

2020-06-12

由可再生电力驱动的电催化水分解被认为是一种有吸引力的制氢技术，具有产品高纯度和零碳排放的优势。目前，最先进的HER和OER催化剂分别是基于Pt的材料和Ru和Ir的氧化物。然而，高成本和低资源丰度也阻碍了它们的广泛应用。因此，迫切需要开发非贵重的催化剂。值得注意的是，工作条件的不匹配使得很难在单个电解槽中寻找耦合良好的两种电催化剂来进行全解水。因此，需要开发一种可以在同一电解液中同时有效催化HER和OER的电催化剂，以避免不同电催化剂在两个电极处的交叉效应，并降低设备制造成本。基于这一原理，天津师范大学杜淼和Cheng‐Peng Li等人通过阴离子插层增强电沉积法在石墨片上合成了一种新型的超亲水性Co₄N-CeO₂复合纳米片阵列（Co₄N-CeO₂/GP），然后进行了高温氮化，具优异的消化性能。

本文要点：

1） 将CeO₂掺入到Co₄N中可以促进H₂O的分解和氢的吸附，降低OER中间反应的能垒，并改善稳定性，从而在显着提高HER性能的同时增强OER活性。

2） 在导电基质上原位生长Co₄N-CeO₂的超亲水自支撑电极可加速基体与催化剂之间的电子传导，及时促进气泡从电极上的释放并阻止催化剂脱落，从而确保高效和稳定的工作状态。

3） 对于HER和OER，Co₄N-CeO₂/GP电极在10 mA cm^-2时分别显示出24和239 mV的极低过电位。

Hongming Sun, et al., Boosting Activity on Co4N Porous Nanosheet by Coupling CeO2 for Efficient Electrochemical Overall Water Splitting at High Current Densities, Adv. Funct. Mater. 2020

DOI: 10.1002/adfm.201910596

https://doi.org/10.1002/adfm.201910596